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1、中美典型污泥处理处置工程能耗和碳排放比较分析上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司 二O二三年二月二十六日目录|CONTENTS01研究背景与意义02研究内容03案例污水厂介绍04分析方法05案例研究结果06结论一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、研究背景与意义极端干旱飓风海平面上升极端天气IPCC报告:全球温度上升1.5及环境影响一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、研究背景与意义2030年左右使二氧化碳排放达到峰值
2、2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%65%巴黎气候大会中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和第75届联大 我国生态文明建设进入以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、实现生态环境质量改善由量变到质变的关键时期中央全面深化改革委员会第二十一次会议p2015年p2020年p2021年一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展CH4N2OCO2一、研究背景与意义年份年累计处理水量(亿吨)污水处理电耗(亿千瓦时)
3、居民生活消费电耗(亿千瓦时)社会总电耗(亿千瓦时)20062006033530694062327439634548723703220440污水处理电力消费量占生活消费电耗的,占全社会总电耗的0.25%,即,且近几年产生甲烷、氧化亚氮、二氧化碳等温室气体,污水处理行业年碳直接排放量,平均增加一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、研究背景与意义p 中美两国污水处理规模大、碳排放基数高
4、,污泥的处理与处置是污水处理厂碳排放的重要组成部分,合理的污泥管理策略是未来污水厂碳减排的关键。p 国内外同类规模的大型污水厂污泥处理与处置的碳排放比较分析较少,探讨中美两国不同典型的污泥处理处置工艺在能量回收和碳排放上的表现特征,对我国污泥管理低碳转型有参考意义。一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展二、研究内容(2)通过中美沿海规模型污水厂污泥碳排放案例研究,识别重点排放和减排单元(3)对比分析中美两国的碳排放特征,提出未来污泥处理处置低碳发展的建议(1)针对城镇污水厂规模型的典型污泥处理处置工艺流程,建立能
5、耗和碳排放核算方法一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展三、案例污水厂介绍华东A华东B华东CHyperionOCSDBlue plains上海加州华盛顿特区一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展初沉污泥二沉污泥离心污泥(接消化)离心污泥(接干化)消化污泥(接板框)板框污泥(填埋)干化污泥(土地+填埋)35350含水率(W.C.)95.7%W.C.99.2%W.C.97%W.C.95%W.C
6、.94.5%W.C.96.2%W.C.95.7%W.C.75.3%W.C.25%W.C.55%注:处理工艺和污泥量均来自2013至2014年调研资料污泥处理处置特点p 污泥处理工艺复杂,主体工艺分为污泥脱水、中温厌氧消化、干化等p 污泥处置方式为填埋和土地利用单位:m3/d三、案例污水厂介绍 华东A污水厂一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展二沉污泥板框脱水污泥离心脱水污泥干化污泥焚烧填埋污泥30293547471172626注:处理工艺和污泥量均来自2013至2014年调研资料污泥处理处置特点p 污泥处理主体工
7、艺为干化焚烧和深度脱水p 污泥处置方式焚烧灰渣和脱水填埋单位:m3/dW.C.99%W.C.96.7%W.C.79%W.C.55.6%三、案例污水厂介绍 华东B污水厂一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展二沉污泥浓缩污泥脱水污泥干化焚烧污泥3251137516368注:处理工艺和污泥量均来自2013至2014年调研资料污泥处理处置特点p 污泥处理主体工艺为干化焚烧p 污泥处置方式焚烧灰渣填埋单位:m3/dW.C.99%W.C.97.4%W.C.78%三、案例污水厂介绍 华东C污水厂一、大调研持续推进企业稳步发展一
8、、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展初沉污泥二沉污泥浓缩污泥脱水污泥干化焚烧污泥6616368注:处理工艺和污泥量均来自2017至2018年调研资料污泥处理处置特点p 污泥处理主体工艺为热水解+厌氧消化p 污泥处置方式农用单位:m3/dW.C.99.3%W.C.97%W.C.96%W.C.96%W.C.10%W.C.84%W.C.94.5%W.C.70%三、案例污水厂介绍 Blue plains污水厂一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展初
9、沉污泥二沉污泥离心浓缩污泥厌氧消化污泥离心脱水污泥7595759475注:处理工艺和污泥量均来自2017至2018年调研资料污泥处理处置特点p 污泥处理主体工艺为高温厌氧消化p 污泥处置方式农业综合利用单位:m3/dW.C.99.2%W.C.97.6%W.C.95.9%W.C.97.9%W.C.72.1%三、案例污水厂介绍 Hyperion污水厂一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展初沉+二沉污泥厌氧消化污泥脱水污泥90006006.71007注:处理工艺和污泥量均来自2017至2018年调
10、研资料污泥处理处置特点p 污泥处理主体工艺为离心脱水厌氧消化p 污泥处置方式为农用单位:m3/dW.C.99.1%W.C.75%W.C.96.2%W.C.95%三、案例污水厂介绍 OCSD污水厂一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展污水厂有机质(%)N(%)P(%)华东A50.03.22.3华东B53.03.32.3华东C60.03.22.3Hyperion污水厂80.24.02.8OCSD污水厂79.04.12.8Blue plains污水厂81.04.02.7 案例污水厂污泥有机质、氮、磷含量比较三、案例污水
11、厂介绍一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展四、分析方法l 浓缩、脱水等能量消耗l 厌氧消化能量回收l 污泥填埋沼气能量回收(1)能耗计算方法l 厌氧消化所需能量(2)碳排放计算方法l 范围1碳排放l 范围2碳排放l 范围3碳排放l 碳补偿一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展五、案例研究结果l 离心浓缩 气浮浓缩叠螺浓缩重力浓缩l 板框脱水 离心脱水带式脱水 案例污水厂污泥浓缩与脱水比能耗比较一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调
12、研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展五、案例研究结果污水厂有机质%含水率%温度VS分解率%华东A50.094.53545OCSD79.095.03656Blue plains81.010.03560Hyperion80.295.95360厌氧消化主要参数 污泥厌氧消化处理耗能与产能比较一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展五、案例研究结果 污泥处理处置能量转化桑基图(MJ/m3污泥,线宽与能量成正比)一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调
13、研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展五、案例研究结果 污泥管理 处理单元华东A华东B华东CHyperionOCSDBlue plains污泥处理污泥浓缩602184551730污泥消化127/283210220离心脱水2025污泥干化54/污泥处置污泥填埋942665/污泥农用25/109149120污泥焚烧/10261690/合计4471402405 不同污泥处理处置工艺路线的碳排放量(kg CO2-eq/t DS)注:本表碳排放量合计不含碳补偿量一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步
14、发展一、大调研持续推进企业稳步发展五、案例研究结果 电网碳排放因子对污泥处理处置碳排放的影响一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展五、案例研究结果 六个案例污水厂不同污泥处理处置路线的碳足迹一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展一、大调研持续推进企业稳步发展六、研究结论 中美典型污水厂在污泥管理策略上存在较大差异,主要表现在中国以华东地区为例的大型污水厂污泥厌氧消化处理率较低,而美国具有一定规模的污水厂的污泥基本上都经厌氧消化处理,且厌氧消化工艺类型多。在污泥处置上,我国污泥以填埋为主,在大城市呈现向焚烧转变的趋势,美国的污泥以农业资源化利用为主。污泥处置方式的差异是美国污水厂污泥处理与处置碳排放小于我国的主要原因,污泥厌氧消化、土地利用、填埋沼气回收等途径具有碳补偿效应,提高污泥有机质和污泥厌氧消化率是污水厂污泥降低净碳排放的重要措施。在制定我国污水厂降碳策略时,应优先考虑提高污泥土地资源化利用率和改善污泥厌氧消化功效,其次是优化用电端的能源结构来降低电耗碳排放因子。谢谢,敬请指导!